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Simulationswerkzeuge Die Simulation eines A/D-Wandlers mit IBIS komplettieren

| Autor / Redakteur: Bonnie C. Baker * / Kristin Rinortner

Simulationen von SAR-ADCs sind knifflig, da es noch kein Wandler- Modell gibt, das den kompletten Baustein präzise nachbildet. Hier ist eine Kombination von SPICE-Datei und IBIS-Modell hilfreich.

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Mixed-Signal-Simulation: Simulationen werden knifflig, sobald SAR-ADCs ins Spiel kommen. Zurzeit gibt es noch kein Wandler-Modell, das den kompletten Baustein präzise nachbildet.
Mixed-Signal-Simulation: Simulationen werden knifflig, sobald SAR-ADCs ins Spiel kommen. Zurzeit gibt es noch kein Wandler-Modell, das den kompletten Baustein präzise nachbildet.
(Bild: TI )

Die einfach anzuwendenden SAR-ADCs (A/D-Wandler nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation) sind bei näherem Hinsehen unter Umständen nicht so unkompliziert, wie sie zunächst erscheinen.

Im Rahmen der analogen Evaluierung sind der Treiberverstärker und die Spannungsreferenz integrale Bestandteile einer Mixed-Signal-Schaltung. Im digitalen Bereich gehören die Eingangs- und Ausgangs-Anschlüsse des SAR-ADC, die zur Verbindung dienenden digitalen Chips und die Leiterbahnen der digitalen Simulationskategorie an.

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Begeben wir uns also in den Bereich der Simulation digitaler Bausteine. Es ist sinnvoll, sich Gedanken über die Integrität der digitalen Schnittstelle zu machen, zu der neben dem Eingangstakt für den Wandler auch das ausgegebene Datenvolumen und verschiedene digitale Steuersignale gehören. Über- und Unterschwingen sowie Übersprechen der Wellenleitungen auf der Leiterplatte kann die Integrität der Takt- oder Datensignale unerwartet beeinträchtigen.

Mit Simulationswerkzeugen für digitale Bausteine ist es aber möglich, sich auf Probleme dieser Art einzustellen und sie zu eliminieren. Die Signalintegrität einer Leiterplatte hängt vom Timing, der Höhe der Spannungen und Ströme sowie von parasitären Effekten ab. Genau an dieser Stelle kommt das Modell „Digital Input/Output Buffer Information Specification“ IBIS ins Spiel.

Eine IBIS-Simulation enthält Signalinformationen für die digitalen Puffer eines IC bezogen auf die Leiterbahnen und das angeschlossene digitale Gate.

Was sich hinter der IBIS-Simulation verbirgt

Im IBIS-Modell enthalten sind die parasitären Induktivitäten, Widerstände und Kapazitäten des Puffers, DC-Strom- und Spannungsdaten (I-U) sowie AC-Spannungs- und Zeittabellen (U-t). Untersuchen lassen sich diese Tabellen im IBIS-Modell des ADS8660, das identisch mit dem IBIS-Modell des ADS8881 ist.

Texas Instruments erfasst die Daten für das IBIS-Modell mit dem SPICE-Modell des Produkts oder im Labor. Während sich mit dem TINA-TI-SPICE-Modell Präzisionsaspekte evaluieren lassen, wird das IBIS-Modell zum Evaluieren der Signalintegrität verwendet.

Die in Bild 1 dargestellte digitale Schnittstelle könnte sich beispielsweise zwischen dem SAR-ADC und dem zugehörigen digitalen Host befinden.

Leiterbahnen oder Wellenleitungen auf der Leiterplatte verbinden beide Bauelemente miteinander. Die grundlegenden Elemente einer Wellenleitung sind in Bild 1 dargestellt.

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